Kiểm tra Trên Trường Của Rơle Mật Độ Khí SF6: Các Vấn Đề Liên Quan

Giới thiệu

Khí SF6 được sử dụng rộng rãi như một chất cách điện và dập hồ quang trong thiết bị điện áp cao và siêu cao do khả năng cách điện, dập hồ quang và ổn định hóa học xuất sắc. Độ bền cách điện và khả năng dập hồ quang của thiết bị điện phụ thuộc vào mật độ khí SF6. Sự giảm mật độ khí SF6 có thể dẫn đến hai mối nguy hiểm chính:

• Giảm cường độ điện môi của thiết bị;

• Giảm khả năng cắt đứt của cầu chì.

Ngoài ra, rò rỉ khí thường dẫn đến sự xâm nhập của hơi ẩm, làm tăng hàm lượng hơi ẩm trong khí SF6 và làm suy giảm thêm hiệu suất cách điện. Do đó, việc theo dõi mật độ khí SF6 là cần thiết để đảm bảo an toàn cho hoạt động của thiết bị.

Một rơ-le mật độ khí SF6 (còn được gọi là thiết bị giám sát mật độ, bộ điều khiển, hoặc đồng hồ đo mật độ) được lắp đặt trên thiết bị điện SF6 để phản ánh sự thay đổi về mật độ khí bên trong. Nó phát hiện sự biến đổi áp suất để chỉ ra sự thay đổi về mật độ, phát tín hiệu báo động khi mật độ giảm xuống mức báo động đã được cài đặt, và khóa các hoạt động chuyển mạch nếu mật độ tiếp tục giảm xuống mức khóa. Vì hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn của thiết bị, việc kiểm tra định kỳ độ tin cậy và độ chính xác là rất quan trọng.

1. Các Loại và Nguyên Lý Hoạt Động của Rơ-le Mật Độ Khí SF6

1.1 Rơ-le Mật Độ Khí Cơ Học

Rơ-le cơ học có thể được phân loại theo cấu trúc thành loại bellow và loại bourdon-tube, và theo chức năng thành những loại có hiển thị áp suất và không có. Cả hai loại đều sử dụng bù nhiệt độ để theo dõi mật độ khí.

Lấy ví dụ điển hình loại bellow (xem Hình 1):

• Một buồng đã được nạp trước với khí SF6 ở cùng áp suất với buồng được theo dõi;

• Một bellow kim loại được kết nối với buồng được theo dõi;

• Khi xảy ra rò rỉ, áp suất bên trong bellow giảm, tạo ra sự chênh lệch áp suất khiến bellow bị nén. Sự di chuyển này kích hoạt một công tắc nhỏ thông qua liên kết cơ khí, gây ra tín hiệu báo động hoặc khóa.

Vì buồng đã được nạp trước nằm trong cùng môi trường, sự thay đổi nhiệt độ tác động đồng đều lên cả hai bên, cho phép tự động bù nhiệt độ.

Hình 1. Nguyên lý hoạt động của Rơ-le Mật Độ Khí Cơ Học
(Chú thích: 4—công tắc nhỏ; 3—dải kim loại kép; 2—bellow kim loại; 1—buồng đã được nạp trước)

1.2 Rơ-le Mật Độ Khí Số

Những rơ-le này tận dụng tính điện âm mạnh mẽ của phân tử SF6. Một nguồn hạt alpha trong buồng ion hóa ion hóa khí, và dưới điện trường DC được áp dụng, một dòng ion được hình thành. Dòng này tỷ lệ thuận với mật độ khí. Khi mật độ giảm, dòng đầu ra giảm, cho phép theo dõi thời gian thực.

Lợi ích của rơ-le mật độ số bao gồm:

• Hiển thị số trực tiếp áp suất, áp suất tương đương tại 20°C, và nhiệt độ thiết bị;

• Tương thích với hệ thống máy tính để theo dõi trực tuyến;

• Có khả năng vẽ đường cong xu hướng rò rỉ, hỗ trợ bảo dưỡng dựa trên tình trạng;

• Đo lường toàn bộ không cần chuyển dải, với các tham số có thể điều chỉnh tại hiện trường;

• Đưa ra tín hiệu báo động bổ sung khí và khóa dưới áp suất.

Hình 2. Nguyên lý hoạt động của Rơ-le Mật Độ Khí Số
(Chú thích: Hạt alpha trong buồng ion hóa ion hóa khí SF6; electron di chuyển đến cực dương, ion dương trở lại cực phát, tạo ra dòng điện được khuếch đại và đưa ra)

2. Tính Cần Thiết của Kiểm Tra Rơ-le Mật Độ Trên Hiện Trường

Rơ-le mật độ có thể được kiểm tra trên hiện trường hoặc trong phòng thí nghiệm. Mặc dù kiểm tra trong phòng thí nghiệm mang lại độ chính xác cao hơn, nhưng nó cũng có một số nhược điểm:

• Việc tháo rời phá vỡ niêm phong ban đầu, làm cho việc lắp ráp và niêm phong lại khó đảm bảo;

• Các thiết bị chính xác có thể mất hiệu chuẩn do va chạm trong quá trình vận chuyển;

• Lịch bảo dưỡng chặt chẽ làm cho việc tháo rời và lắp ráp trở nên tốn thời gian.

Do đó, khi có thể, việc kiểm tra trên hiện trường được khuyến nghị vì nó hiệu quả và an toàn hơn.

3. Các Thiết Bị Sử Dụng Để Kiểm Tra Trên Hiện Trường

Vì thiết bị điện SF6 không được nhiễm dầu hoặc khí khác, chỉ có thể sử dụng khí SF6 làm môi trường thử nghiệm. Một thiết bị hiệu chuẩn lý tưởng nên có:

• Bình chứa khí SF6 tích hợp;

• Áp suất có thể điều chỉnh;

• Bù nhiệt độ và chuyển đổi tự động.

Bài viết này giới thiệu JMD-1A Đơn vị Hiệu chuẩn Rơ-le Mật Độ Khí SF6, có các đặc điểm sau:

• Bình chứa khí SF6 tích hợp và hệ thống điều chỉnh áp suất;

• Ngắt mạch khí của thiết bị trong quá trình kiểm tra, sử dụng nguồn khí riêng;

• Tự động chuyển đổi giá trị đo thành áp suất tiêu chuẩn tại 20°C;

• Cần hiệu chuẩn hàng năm tại nhà máy để đảm bảo độ chính xác;

• Độ chính xác lớp 0.5, đáp ứng yêu cầu “lỗi của thiết bị chuẩn không vượt quá một phần ba lỗi của thiết bị được kiểm tra” (rơ-le được kiểm tra thường dưới lớp 1.5), hoàn toàn đáp ứng yêu cầu trên hiện trường.

4. Nội Dung Kiểm Tra Rơ-le Mật Độ Khí

4.1 Tiêu Chuẩn và Tần Suất Kiểm Tra

Theo GB50150-1991 và DL/T596-1996:

• Thiết bị mới phải được kiểm tra rơ-le mật độ trước khi đưa vào sử dụng;

• Thiết bị đang sử dụng nên được kiểm tra mỗi 1-3 năm, hoặc sau bảo dưỡng lớn hoặc khi cần thiết;

• Các giá trị hành động phải tuân theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất;

• Lỗi chỉ báo áp suất và độ hysteresis phải nằm trong giới hạn cho phép cho lớp chính xác đã chỉ định.

4.2 Các Mục Kiểm Tra

Các mục kiểm tra chính bao gồm:

• Áp suất kích hoạt báo động (bổ sung khí);

• Áp suất kích hoạt khóa;

• Áp suất trả về khóa;

• Áp suất trả về báo động;

• Nếu được trang bị đồng hồ áp suất, chỉ báo của nó cũng phải được kiểm tra.

Yêu cầu kiểm tra đồng hồ áp suất:

• Ít nhất 5 điểm kiểm tra phân bố đều trên dải;

• Hai chu kỳ đầy đủ của tăng và giảm áp lực;

• Áp lực được áp dụng từ từ và ổn định, đọc giá trị tại mỗi điểm;

• Lỗi chỉ báo lớn nhất từ hai chu kỳ được lấy làm kết quả cuối cùng.

Yêu cầu về giá trị hành động:

• Phải tuân theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất;

• Sự khác biệt giữa áp suất kích hoạt và áp suất trả về nên ít hơn 0.02 MPa;

• Tất cả các giá trị áp suất phải được chuyển đổi thành giá trị tiêu chuẩn tại 20°C;

• Ghi lại nhiệt độ môi trường, áp suất đo được, và áp suất chuyển đổi tại 20°C.

5. Các Phương Pháp Kết Nối Giữa Rơ-le Mật Độ và Thiết Bị

Có bốn kiểu kết nối phổ biến:

• Với Van Cách Ly
       Một van (FA) được lắp đặt giữa rơ-le và thiết bị. Trong quá trình kiểm tra, đóng FA, kết nối đầu kiểm tra, sau đó mở FB để bắt đầu kiểm tra.

• Với Van Chống Quay Lại
       Sau khi tháo rơ-le, van chống quay lại tự động niêm phong phía thiết bị, cho phép kết nối trực tiếp thiết bị kiểm tra với cổng bên ngoài.

• Với Van Chống Quay Lại + Bu-lông Nhúng (xem Hình 3)
       Không cần tháo rời. Vặn bu-lông nhúng tại W2; van chống quay lại F1 tự động cách ly đường khí, cho phép kết nối trực tiếp đầu kiểm tra.

Hình 3. Sơ đồ Rơ-le Mật Độ với Van Chống Quay Lại và Bu-lông Nhúng
(Nhãn: B1—rơ-le mật độ; W1—cổng nạp khí; W2—cổng kiểm tra; MA—đồng hồ áp suất; F1—van chống quay lại)

• Kết Nối Trực Tiếp Không Có Cách Ly
       Đây là thiết kế không hợp lý. Nếu rơ-le hỏng, nó không thể được thay thế hoặc kiểm tra trực tuyến và phải chờ đến bảo dưỡng lớn. Đề xuất lắp đặt van cách ly trong quá trình bảo dưỡng để phục vụ bảo dưỡng trong tương lai.

Kết luận: Ba kiểu kết nối đầu tiên cho phép kiểm tra trên hiện trường; kiểu thứ tư không cho phép.

6. Lưu Ý Khi Hiệu Chỉnh Trên Hiện Trường

• Hoạt Động Ngắt Điện: Kiểm tra phải được thực hiện khi thiết bị không có điện. Ngắt nguồn điều khiển và cách ly các tiếp điểm báo động/khóa tại bảng đấu nối để ngăn chặn hoạt động không mong muốn của mạch thứ cấp.

• Xác Nhận Kiểu Kết Nối: Cấu trúc kết nối khác nhau giữa các thiết bị. Xác nhận kiểu kết nối trước khi tháo rời để tránh thao tác sai và rò rỉ khí.

• Khôi Phục Van Cách Ly: Sau khi kiểm tra, đảm bảo tất cả van cách ly được khôi phục đúng vị trí và được kiểm tra.

• Vệ Sinh Đầu Kết Nối: Làm sạch tất cả các đầu kết nối ống trước và sau khi kiểm tra. Nếu cần, xả một lượng nhỏ khí SF6 để ngăn ngừa ô nhiễm hoặc xâm nhập hơi ẩm.

• Bảo Vệ Niêm Phong: Bảo vệ các bề mặt niêm phong, thay thế bằng gioăng mới, và thực hiện phát hiện rò rỉ sau khi lắp ráp lại.

• Chuyển Đổi Đơn Vị Áp Suất: Máy kiểm tra JMD-1A hiển thị áp suất đồng hồ. Nếu rơ-le sử dụng áp suất tuyệt đối (ví dụ: cầu chì ABB LTB145D), chuyển đổi đơn vị trước khi so sánh.

7. Kết Luận

Rơ-le mật độ khí SF6 là một thành phần quan trọng đảm bảo an toàn cho hoạt động của thiết bị điện SF6. Hiệu suất hoạt động của nó直接影响设备的安全运行。因此，必须按照相关法规进行定期的现场测试，以确保其准确性和可靠性。在测试过程中，必须严格遵守规定的测试周期、程序和注意事项，以消除安全隐患并防止得出错误结论。 翻译成越南语： ```html

Rơ-le mật độ khí SF6 là một thành phần quan trọng đảm bảo an toàn cho hoạt động của thiết bị điện SF6. Hiệu suất hoạt động của nó có ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của hệ thống. Do đó, phải tiến hành kiểm tra định kỳ trên hiện trường theo các quy định liên quan để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy. Trong quá trình kiểm tra, cần tuân thủ nghiêm ngặt các chu kỳ kiểm tra, quy trình và lưu ý để loại bỏ các nguy cơ an toàn và ngăn chặn việc đưa ra kết luận sai lầm.